劉麗娟 | 文
我們對于過孔背鉆已經不陌生了，針對不同信號速率能留容忍的過孔stub長度，相信很多人心中也有概念了。但是當連接器pin殘留長度≥過孔stub ，過孔stub是否還需要背鉆，過孔背鉆還有多大的意義？
高速信號的連接器pin的樣子都是下圖1所示，pin可以分解成3個部分，其中只有pin_2這部分是與過孔孔壁接觸的，也就是我們常說的魚眼。Pin_1負責將信號從連接器引入過孔中；Pin_2負責將信號傳遞給過孔；pin_3對于信號來說就沒有正面的作用了，就是一段stub，為了跟過孔stub相區別，我們在這稱之為pin stub，這個pin stub長度對于信號的影響有多大？
圖1 高速信號連接器pin示意圖
下面我們以SFP+ 2*8 PLUS連接器為例進行探討。這款連接器的針長2.07+/-0.25mm (1.82mm~2.32mm)，如下圖所示：
圖2 SFP+ 2*8 PLUS連接器結構圖
它在PCB上的封裝如下圖所示：
圖3 SFP+ 2*8 PLUS連接器在PCB上整體封裝圖
由于一個連接器包含8個光口，為了更清晰地展示它的管腳分布，我們把其中一個光口放大，如下圖所示：
圖4 SFP+ 2*8 PLUS連接器在PCB上單個光口封裝圖
假設PCB厚度=2.2mm，連接器信號pin長2.2mm，連接器從top層往下壓。
1、 當沒有把連接器壓進過孔，過孔是空心的，紅色圓環為孔壁，過孔的俯視圖如下所示：
圖5 過孔俯視圖
從bottom到布線層的過孔stub為30.6mil，對過孔做背鉆，殘留10mil的stub，如下圖所示：
圖6 過孔背鉆側面圖
2、當把連接器壓進過孔，過孔的俯視圖如下所示：
圖7 連接器壓入后的過孔俯視圖
2.1、當過孔不背鉆時，壓上連接器后，從bottom到布線層的過孔stub為30.6mil，從布線層到pin的底部有30.6mil，即pin stub=30.6mil。
圖8 連接器壓入后的過孔側面圖
2.2、的過孔stub為10mil，pin stub依然=30.6mil。
圖9 連接器壓入后，過孔底部背鉆圖
以上各種情況下的插損如下圖所示：
圖10 各種情況插損對比圖
說明：
SDD21_1：Case1僅有過孔，過孔背鉆，從bottom到布線層的過孔stub為10mil；
SDD21_2：Case2過孔插上連接器的pin后，pin stub=30.6mil；過孔不背鉆，從bottom到布線層的過孔stub為30.6mil；
SDD21_3：Case3過孔插上連接器的pin后，pin stub=30.6mil；過孔底層背鉆，從bottom到布線層的過孔stub為10mil 。
Table1. 連接器過孔不同處理方式對比
當連接器針長非常長，甚至跟板厚一樣了，即pin stub≥過孔stub，依然必須對過孔stub進行背鉆，不要猶豫，just do it!因為1. 壓上連接器后，過孔背不背鉆兩者在12.5GHz處的差異差了0.418dB（Case3-Case2=0.418dB）；2.諧振點的位置由過孔stub決定，如果過孔不背鉆，諧振頻率提前了12GHz。
雖然過孔stub的影響要大于pin stub 的影響，諧振點的位置由過孔stub決定，但pin stub對插損是有拉低作用的，見Case1、Case3的比較：在同樣的過孔stub情況下，pin stub在12.5GHz處對插損拉低了0.165dB（Case3-Case1=0.165dB），但諧振點的位置相差無幾；
仿真與真實的差異之處：Case3是我們做產品時，連接器壓入過后的真實情況，而與之對應的仿真情況，很多人用的是Case1（即用“過孔”代替“過孔+連接器pin”的效應）這樣仿真與真實情況在12.5GHz處的差異有0.165dB，如果鏈路中會出現2個連接器，那么仿真與真實值就差了0.35dB，當系統裕量緊張時，這點值得關注。
經過本文的分析，相信大家對連接器pin +過孔的綜合效應有了清楚的認識，特別是pin stub的影響，在連接器選型時建議還是盡量選擇短針的連接器、選擇靠下的布線層進行布線，以減小pin stub 的影響。
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